Новые технологии по экологически чистому использованию угля - Сверхчистое транспортное топливо

Перспективный путь

Прорывная технология

Улавливание и сепарация СО₂

Оценка издержек на модернизацию. Проводится тщательный анализ возможностей устройства системы улавливания и сепарации СО₂ на ТЭС Конесвиль Американского агентства по охране окружающей среды [Astom Power, Ohio Coal Development Office, American Electric Poweer]
Гидраты CО₂. Разработать процесс, при котором улавливание СО₂ производится при контактировании с водой при низкой температуре и высоком давлении, с образованием гидратов СО₂ и воды, макромолекулярных структур СО₂ и воды, подобных льду [Los Alamos National Laboratory, Nexant, Inc., Simeteche]
Вихревая труба. Провести лабораторные исследования использования вихревой трубы в качестве устройства для осуществления контакта СО₂ с водой; специально исследовать кинетику абсорбции СО₂ водой, требования к регенерации сольвента и параметры масштабирования вихревой трубы [Idaho National Engineering and Environmental Laboratory, Pacific Gas&Electric, Southern California gas, BP, Pardue University]

Выработка электроэнергии с использованием восстановительных агентов для оксидов металлов. Разработать процесс, в котором для восстановления сорбентов - оксидов металла, используется газифицированный уголь или природный газ и вырабатываются пар и СО₂. Проводятся разработка и испытание сорбентов с нужными свойствами, а также оценка экономичности и экологических параметров комбинированных систем генерирования электроэнергии при использовании различных сорбентов [TDA, Research, Inc. Louisiana State University]
Сухие регенерируемые сорбенты - поглотители СО₂. Разработать технологию сепарации, в которой для улавливания СО₂ из дымовых газов используется регенерируемый сорбент на основе натрия. НИР включает в себя сбор данных и оценку технической и экономической осуществимости различных конфигураций процесса на традиционных паротурбинных электростанциях [Research Triangle Institute, Church and Dwight, Inc]

Геология удаления

Инвентаризация источников СО₂ и мест его захоронения.
Расширить базу данных об источниках и способах возможного удаления СО₂ в штатах Иллинойс, Индиана, Канзас, Кентукки и Огайо. База данных будет доступна для общественности и позволит лучше понять возможности удаления СО₂ [University of Kansas, Respective State Government Agencies]
Глубокие неразрабатываемые угольные пласты. Комплексные исследования и демонстрация в промышленном масштабе. Оценить целесообразность захоронения СО₂ в глубоких неразрабатываемых угольных пластах в бассейне San Juan на северо-западе штата Нью Мехико и юго-западе штата Колорадо при использовании имеющихся технологий [Advanced Resources International, BP, Birlington Resources, and Shell oil]
Оценка вытеснения метана из угольного месторождения Блэк Вэриор. Разработать модель геологического скрининга для количественного определения возможностей накопления СО₂ в обогащенном метаном месторождении угля Блэк Вэриор в штате Алабама и применить эту модель для выявления дополнительных таких мест [Geologic Survey of Alabama]
Пустоты, образовавшиеся в результате извлечения из недр природного газа. Смоделировать газовое месторождение Рио Виста и спрогнозировать количество природного газа, вытесняемого в результате закачки СО₂. Разработать и испытать новые методы закачки СО₂ для оптимизации его удаления [GEO- SEO: Lawrence Berkeley National Laboratory]
Пустоты, образовавшиеся в результате извлечения из недр нефти. Исследовать закачку СО₂ по скважинам в выработанное месторождение Лос Хиле. Использовать результаты исследования для калибровки, совершенствования и оценки способов моделирования [Sandia National Laboratory, Los Alamos National Laboratory, Strata Production Company]

Оптимальные геологические условия для накопления СО₂ в засоленных пористо-водоносных горизонтах США. На
основе данных по регионам составить кадастр засоленных пористо-водоносных образований внутри страны. Разработать критерии для определения оптимальных условий и характеристик засоленных пористо-водоносных горизонтов, которые можно использовать для длительного хранения СО₂ [University of Texas at Austin’s Bureau of Economic Geology]
Новые методы закачки CО₂ в соленосные формации. Создать новый метод геофизического исследования в скважинах с использованием ядерного магнитного резонанса для изучения геологических образований. Исследовать использование гидравлического разрыва для улучшения проницаемости засоленных формаций и, следовательно, снижения затрат на закачку СО₂ [Texas Tech University]
Поведение СО₂ в засоленных водоносных горизонтах под плато Колорадо. Провести изнутри изучение глубоких соляных коллекторов в районе скалистых гор и плато Колорадо с целью определить, какое количество СО₂ можно захоронить, что происходит с накопленным газом и какие долгосрочные риски для окружающей среды связаны с накоплением СО₂ [University of Utah]
Химическое удаление СО₂ в глубоких соленосных формациях на Среднем Западе США. Рассмотреть и оценить факторы, оказывающие влияние на химические реакции, в которые вступает накопленный в засоленных формациях СО₂, особенно на реакции, которые превращают СО₂ в стабильный твердый продукт. Особое внимание уделить условиям, типичным для глубоких соленосных формаций на Среднем Западе США [Battelle Laboratories]

Наземная секвестрация

Рекультивация территории угольных разрезов в штате Кентукки. Продемонстрировать использование побочных продуктов сжигания угля для электростанции Парадиз мощностью 2558 МВт энергокомпании TVA для рекультивации угольного разреза. Твердые отходы как из установки для десульфуризации дымовых газов (FGD), так и после селективного каталитического восстановления (SCR) будут использованы для рекультивации угольных разрезов. Обработанная вода из системы сероочистки дымовых газов будет использована для орошения [Tennessee Valley Authority, EPRI]
Рекультивация земель закрытых шахт в районе Аппалачей. Рассчитать ожидаемую ценность почв и спрогнозировать стоимость тонны удаленного углерода, изучить рынок для торговли выбросами углерода между землевладельцами и энергетическими и угледобывающими компаниями, а также проанализировать, как отразится удаление углерода на местной экономике [Stephen F. Austin State University, TXU (Texas Utilities), Westvaco]

Изучение способов улучшения земель. Определить паи лучшие пути увеличения возможностей удаления углерода при использовании земель, ранее испорченных добычей полезных ископаемых, сооружением автострад или плохим обращением, сконцентрировав внимание на использовании для улучшения материалов, являющихся побочными продуктами производства бумаги, переработки биологических отходов, а также сжигания органических видов топлива. Будут спланированы долгосрочные полевые исследования и выбраны места их проведения [Oak Rid National Laboratories, Pacific Northwest National Laboratory, Ohio State University, Virginia Polytechnic Institute]

Исследование возможностей природного удаления углерода на юго-западе США. Выбрать представительные места, где можно испытать и доработать методы удаления углерода. Выполнить моделирование и определить исходное количество связываемого углерода для полузасушливых мест [Los Alamos National Laboratory, The State of New Mexico]

Технология мульчирования и глубокой обработки почвы.
Изучить использование древесины для улучшения и восстановления качества почвы и увеличения краткосрочных и долгосрочных возможностей удаления углерода на деградированных площадях. Определить практическую целесообразность мульчирования и глубокой обработки почвы для уменьшения остатков биомассы и пней, для подготовки площадок, использования остатков лесозаготовки и некоторых других отходов в качестве почвоулучшителей для восстановления запасов питательных веществ, увеличения накопления углерода улучшения физических свойств почв [U. S. Department of Agricultural/ Ноtest Service]

Перспективные концепции

Извлечение газа из мусорных свалок. Провести полевые испытания газопроницаемых мембран, вставляемых в слой мусора по мере его наполнения, для повышения производительности по извлечению метана. За 3 года на испытываемых отсеках на свалках произведено в 2 раза больше метана, чем на контрольных (7,5 против 3,75 м5 в нормальных условиях на 1 кг сухого вещества) [Institute for Environmental management]
Минерализация CО₂. Провести лабораторные эксперименты с целью увеличить скорость реакций минерализации СО₂. Устранить ограничения на перенос массы и разработать катализаторы реакции [NETI Research Focus Area]
Мембраны, оптимизированные по температуре. Изготовить высокотемпературные полимерные мембраны с более высокой, чем у современных полимерных мембран, разделительной способностью. Особое внимание в проекте уделяется сепарации СО₂, метана и азотсодержащих газов в диапазоне температур от 100 до 400°С [Los Alamos National Laboratory, University of Colorado, INEEL, Pall Corporation, Shell Oil]

Выделение CО₂ из органических видов топлива с использованием мембранного реактора. Сконструировать устройство, использующее неорганические мембраны на основе палладия, с помощью которого углеводородное топливо можно будет преобразовать в смесь водорода и СО₂ и одновременно выделить имеющий высокую ценность водород. Водород можно использовать для питания топливных элементов или перспективных ГТУ. Остающийся газ, главным образом СО₂, можно удалять в сжатом виде газа [Research Triangle Institute]
Селективные керамические мембраны, предназначенные для реакции сдвига фаз вода - газ с одновременной регенерацией СО₂. Разработать высокотемпературные селективные мембраны для повышения эффективности реакции преобразования водяного пара и газа с одновременной сепарацией СО₂ для удаления. Усовершенствованная мембрана идеально подходит для использования в ПГУ с внутрицикловой газификацией угля [Media and Process Technology Inc. University of Southern California]
Преобразование CО₂ в биомассу с использованием водорослей. Разработать процесс преобразования СО₂ в дымовых газах в биомассу с помощью скруббера, в котором используются водоросли. Определить, какие водоросли подходят для использования с дымовыми газами и не требуют дополнительных питательных веществ. Разработать эффективные легкопоставляемые подсистемы и эффективную технологию сбора (уборки) биомассы [Ohio University, Phusical Science, Inc.]
Тонкие пленки из водорослей. Будут выращены цианобактериальные образцы биопленки, пленки из слоистых склеивающихся клеток, будет оптимизирована физиология биопленки для получения максимальной толщины для эффективного фотосинтеза и насыщения СО₂ [Idaho National Engineering and Environment Laboratory]